Rebekka Roston, Nebraska-Linkoln Universiteti tərəfindən

Lisa Lock tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Kredit: Unsplash/CC0 İctimai Sahə

Onilliklərdir ki, elm bitkilərin günəş işığını qidaya çevirdiyi proses olan fotosintezin əsaslarını başa düşür. Lakin fotosintez, yalnız indi başa düşməyə başladığımız unikal ixtisaslaşmış membranlarda baş verir. Bitkilər böyüdükcə və stressə cavab verdikcə bunlar daim yığılmalı, yenidən qurulmalı və təmir edilməlidir.

İndi Nebraska-Linkoln Universitetinin tədqiqatçılarından ibarət qrup xloroplastların içərisində fotosintetik membranlar üçün montaj xətti kimi xidmət edən yeni bir bölgəni xəritələşdirib. Bu yaxınlarda Nature Communications jurnalında dərc olunan tədqiqat , hüceyrə daxilində həyat mexanizminin qurulduğu, təmir edildiyi və saxlanıldığı müəyyən bir sahəni müəyyən edir.

Bu kəşf Bitki İnnovasiyası Mərkəzi və Biokimya kafedrasının dosenti Rebekka Rostonun uzunmüddətli karyera ambisiyasının kulminasiya nöqtəsidir.

Roston dedi: “Fotosistemin hər bir atomunun harada olduğunu bildiyimiz, lakin strukturlarının əslində necə qurulduğundan xəbərsiz olduğumuz fikri məni aspirant kimi valeh etdi”.

“Xəyal edirdim ki, əgər nə vaxtsa öz laboratoriyam olsaydı, bunu anlamağa çalışardım.”

Kəşfə gedən uzun bir yol

Lakin kəşfə gedən yol xətti deyildi. Layihə qeyri-adi şəxsi çətinliklərə dözən tədqiqatçılar qrupuna əsaslanırdı.

Aspirant Evan LaBrant ilkin tədqiqata rəhbərlik edərək onlarla zülalın hüceyrə daxilində harada mövcud olduğunu araşdırdı. Aspiranturanı tərk etməsinə səbəb olan bir çox şəxsi faciələrlə üzləşməsinə baxmayaraq, LaBrant floresan etiketləmədən istifadə edərək bir strategiya hazırlamaq üçün laboratoriyaya qayıtdı.

Onun istedadı və ədəbiyyata yiyələnməsi layihənin uğuru üçün çox vacib idi, təcrübəçisi Coslin İşimvenin də uğuru üçün çox vacib idi. Birlikdə onlar xloroplastın içərisində ixtisaslaşmış bölgələrdə görünən bir neçə əsas zülal namizədini müəyyən etdilər. İşimve, LaBrantın çəkdiyi minlərlə mikroskopiya görüntüsünü ölçmək üçün yeni bir maşın öyrənmə texnikasını sınaqdan keçirdi.

Bu zülalların membranların qurulmasından məsul olduğunu sübut etmək üçün Keylin Smit komandaya qoşuldu. Smitin ciddi təcrübələri göstərdi ki, TVPFP və ya PMFP kimi müəyyən zülallar çatışmadıqda, bitkinin fotosintetik membranları dağınıq hala gəlir.

Ekspert mikroskopist Bara Altartouri ilə əməkdaşlıq edən Smit, tvpfp mutantlarında membran təmas bölgələrinin əhəmiyyətli dərəcədə genişləndiyini, pmfp mutantlarında isə təmas sahəsinin sıxlığının azaldığını göstərdi.

Smitin rəhbərlik etdiyi kor bakalavr tədqiqatçıları Lauren Litterer və Allan Tullisdən ibarət bir qrup, görüntüləri kəmiyyətcə ölçdü. Bu tapıntılar əvvəllər xarakterik olmayan bu zülalları fotosintetik membranın təşkili ilə əlaqələndirdi və xloroplastların membranın qorunmasına həsr olunmuş ixtisaslaşmış bölgələrə malik olduğu fikrini dəstəkləyir.

Zülallar membran mərkəzinə işarə edir

Tapmacanın son hissəsi böyük bir proteomik analiz tələb edirdi. Uyğun tədqiqat uyğunluğunu axtardıqdan sonra Rostonun laboratoriyasına qoşulan Alondra Torres-Genera, zülalların profilini yaratmaq üçün proteomik mütəxəssis Maykl Naldrett ilə birlikdə çalışdı. Fan Huang paralel proteomik analizlər aparmaq üçün Torres-Genera ilə əməkdaşlıq etdi.

Bu yanaşma fərqli funksional imzaya malik “yüngül tilakoid” aralıq sıxlıqlı fraksiyanı aşkar etdi: O, lipid daşınması, lipid metabolizması və membranın yenidən qurulması və orqanoidlərin saxlanması ilə əlaqəli digər proseslərlə zənginləşdirilmişdir. Fraksiya həmçinin məlum membran təmas sahəsi amillərinə homologiyası olan çoxsaylı zülalları ehtiva edirdi ki, bu da qonşu membranlardan gələn sadə çirklənmə əvəzinə strukturlaşdırılmış bir interfeysi ələ keçirdiyi fikrini dəstəkləyir.

Nə üçün tapıntılar vacibdir

Bitkilərin fotosintezi dəstəkləyən unikal membran strukturlarını necə qurduğunu və bərpa etdiyini anlamaq kənd təsərrüfatının və bərpa olunan enerjinin gələcəyi üçün mühüm nəticələrə malikdir. Kənd təsərrüfatında fotosintetik membranlar stressin əsas hədəfidir – temperatur həddindən artıq, quraqlıq və intensiv günəş işığı onlara zərər verir və məhsuldarlığı azaldır. Bitkilərin fotosintezi dəstəkləyən strukturların necə yığıldığını və bərpa edildiyini daha yaxşı başa düşmək tədqiqatçılara məhsuldarlığın yaxşılaşdırılması üçün uzunmüddətli bir məqsəd olan davamlılığı artırmaq üçün yeni vasitələr müəyyən etməyə kömək edə bilər.

Eyni zamanda, fotosintetik membranlar təbiətin ən təsirli günəş enerjisi çevirmə sistemlərindən birini təmsil edir. Bitkilərin möhkəm fotosintetik membranları necə qurduğunu və arxitekturasını necə qoruduğunu aydınlaşdırmaqla, əsər həmçinin günəşdən yanacağa və ya günəşdən elektrik enerjisinə çevrilmə texnologiyaları kimi bərpa olunan enerji tətbiqləri üçün bio-ilhamlanmış , biomimetik və ya biohibrid membranların dizaynına məlumat verə biləcək konsepsiyalar və molekulyar hissələr siyahıları təklif edir.

Tədqiqat, UNL Proteomika və Metabolomika Müəssisəsindən və Morrison Mikroskopiya Əsas Tədqiqat Müəssisəsindən istifadə edərək fənlərarası səyləri əhatə etmişdir. Həm LaBrant, həm də Smith işin tamamlanmasından sonra dissertasiyalarını uğurla müdafiə etdilər.

Roston dedi: “Bu məqalə sadəcə elmi kəşf deyil. Bu, böyük çətinliklərin öhdəsindən gələrkən inanılmaz elmlə məşğul olan gənc tədqiqatçıların dözümlülüyünün sübutudur.”

Nəşr detalları

Evan W. LaBrant və digərləri, Lipid metabolizması və təmas sahəsi homologları xloroplast zərfi-tilakoid sərhədində mövcuddur, Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-73514-1

Jurnal məlumatları: Nature Communications 

Əsas anlayışlar

fotosintezOrqanoid BiogenezHüceyrəaltı strukturlar

Nebraska-Linkoln Universiteti tərəfindən təmin edilir Bu hekayənin arxasında kim dayanır?

Lisa Lock

İncəsənət tarixi bakalavr, maddi mədəniyyət magistri. Keçmiş muzey redaktoru, paramedik və transplantasiya koordinatoru. 2021-ci ildən Science X üçün redaktorluq edir. Tam profil →

Robert Egan

Riyazi biologiya üzrə bakalavr, yaradıcı yazı üzrə magistr dərəcəsi. Elm və dilə dair unikal perspektivləri olan səyahətlər. Tam profil →

Daha ətraflı araşdırın